JPS6388410A - 原子炉流体路で発生したル−スパ−ツの監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流体流動経路中での脱落部品から発する振動音
（ノイズ）を検知することにより、脱落部品を監視する
装置に係り、特に原子炉の流体路における脱落部品の監
視を好適に行なう装置に関する。

（従来の技術） 原子炉やこれに接続する蒸気発生部等、原子炉の蒸気や
液体が流動する管路からなる各種循環系において、装置
部品の脱落が生じると、この脱落部品（ルーズパーツ）
により各種機器が損傷を受けたり、内部流体の流れが阻
害される等の問題が生じる。原子力技術は他の技術分野
以上に安全性が強く要求されるものであって、ルーズパ
ーツの発生は極力低減する必要があり、またルースバー
ッが発生したならば、その事実を早く察知し、かつ発生
部位およびこのルーズパーツの移動状態を正確に検知す
る必要がある。このため従来から、いろいろの対策が考
えられており、本願出願人も特願昭５７−１７８５６７
号、特願昭５７−２１２６８７号、特願昭５８−１１９
８３４号のような出願を行っている。

（発明が解決しようとする問題点） 原子カプラントにおいてルーズパーツが発生した際には
、プラントの運転に重大な障害をもたらす要因となるか
どうかを判断するため、ルーズパーツの発生部位置およ
び移動状態を把握すると共にルーズパーツが原子炉循環
系の壁面に衝突する際のインパクトエネルギーを検知す
る必要がある。

すなわち、インパクトエネルギーが、規定値を越えた場
合、各種機器が損傷を受ける可能性があるため運転の中
止を検討しなければならない。

従来は上記のような判断のめやすとなるルース。

パーツの位置推定やインパクトエネルギーを推定するこ
とができなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
原子炉流体路で発生したルーズパーツの監視装置におい
て、上記流体路の壁に取付けられた少なくとも３個所の
センサ装置と、これらセンサ装置からの異音信号を検知
し各信号間の時間差と各センサの位置によりルーズパー
ツの位置を推定する装置と、各センサ装置からの信号波
形の波高値および前記ルーズパーツの推定位置とに基づ
！ｉｎ生時のルーズパーツのインパクトエネルギーを推
定する装置とを設けたルーズパーツの監視装置を提供す
るものである。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。

第１図において、１〜１２は原子力発電プラントの一次
系配管等の被測定体１００に密着配置した音波検知用加
速度針（センサ）、１３〜２４はこれらに接続したライ
ントライバ、２５〜３６は各チャンネルごとに設置され
たルーズパーツディテクタである。３７はディジタル・
ルーズパーツ・ロケータ、３８はこれに接続したマスク
アラーム、３９はファースト・イベント・レコーダであ
る。

４０は以上のように構成した制御系に対して接続したル
ーズパーツデータ解析部である。この解析部は演算装置
４１を中心としたデータ分析部であり、ルーズパーツの
位置およびエネルギーの検知を行なうよう回路構成され
ている。４２はこの結果を画面表示するＣＲＴディスプ
レイ、４３はラインプリンタである。４４はデータレコ
ーダ、４５はハードディスクである。

以上の構成において、ルーズパーツディテクタ２５〜３
Ｇは被測定体１００に取付けられたセンサ１〜１２にお
いて感知した振動音がライントライバ１３〜２４によっ
て増幅された信号のうち、通常のハックグラウンドノイ
ズと比較して、一定の比率以上の大きさを持つ信号を検
出した場合は、警報信号を発する。

各ルーズパーツディテクタ２５〜３６からの警報信号は
、ディジタル・ルーズパーツ・ロケータ３７に送られ、
ここにおいて各チャンネルの警報発生パターンにより、
警報信号の正誤判断が行なわれる。ここで信号が正と判
断されるとマスクアラーム３８によりルーズパーツ警報
を発する。これと同時に大容量のエンドレス信号記録装
置をもつファースト・イベント・レコーダ３９にサンプ
リングされていた信号波形データが、ルーズパーツ解析
部４０に転送される。ここでは、このルーズパーツの衝
突や振動によるインパクト波形信号データより、まずル
ーズパーツの位置を検知する。

すなわち、第２図のようにセンサＡの座標を（Ｘｌ、ｙ
ｌ）、センサＢの座標を（Ｘ２、）’２）、センサＣの
座標を（χ３、）’：＋）、インパクト位置Ｐの座標を
（ｘ、ｙ）、センサＡからＰまでの距離をｄｌ、センサ
ＢからＰまでの距離をｄ２、センサＣからＰまでの距離
をｄ３とすると、次の式が成り立つ。

ｄｚ（ＡＰ間の距離）　＝　　（Ｘｌ−ｘ）　”　＋　
０’ｔ　　）’）　”　　−ｆｉｌｄｚＣＢＰ間の距離
）’＝　　（Ｘ２　　ｘ）２↓（７２）’）２−＋２）
ｄ：＋（ＣＰ間の距ｇｔｔ）　＝　　（ｘ３−ｘ）　’
　＋　（ｙ３ｙ）　２−ｉ３１ここで、第３図に示した
ように各センサの信号波形立上がりの時間差ｔ１、ｔ、
より、音速をνとするとインパクト波到達時間差がイン
パクト点からの距離の差を示すことになるので、ｄｌ−
ｄ２づνＸｔ、　　　・・・（４）ｃｔｌ　−ｄ３＝ν
Ｘｔ３　　　　・・・（５）となる。従って、　（１）
、　（・２）、（３）、　（４）、（５）式を解いてイ
ンパクト点Ｐ　（ｘ、ｙ）の座標すなわち、位置を求め
ることができる。

ルーズパーツ発生位置が決まると、これをもとに、各セ
ンサから、ルーズパーツ発生位置までの距離ｄ１、ｄ２
、ｄ３が算出できる。

次にエネルギーレベルの算出を行なう。まず第４図のよ
うに、信号波形の波高値より、各センサにおける検出加
速度（検出Ｇ）の大きさを得る。

第１表 データ解析部４０には、予め行なわれたテストにおいて
、各チャンネル（循環路）のセンサの近くでインパクト
が発生した場合の減衰特性が記録されている。すなわち
、センサＡを例にとると、センサＡの近くでインパクト
が起きたときの減衰特性は第１表のように記録されてい
る。検出加速度は第５図のように伝達距離が増加すると
直線的に減少するので、センサＡとセンサＢとの距離を
ｄ１２とすると、音波がインパクト点からセンサＡに到
達するまでの減衰特性ｇｏ　　（検出加速度／与えられ
たエネルギー）は、センサＡとセンサＢの減衰特性（第
１表）を比列配分して で示される。また求める点の推定インパクト加速度Ｇ。

は、センサＡにおいて、信号波形の波高値より求めた検
出加速度をＧ１とすると第６図を参照して ｇ。

となる。

このときの推定インパクトエネルギーＥはＥ＝Ｇｏ／ｇ
ｔ で示される。

このような手法を用いることにより、ルーズパーツデー
タ解析部において、ルーズパーツのインパクトエネルギ
ーおよびインパクト位置を検知し、その結果をＣＲＴデ
ィスプレイ４２、ラインプリンタ４３に出力する。

なお、以上述べた原子炉ノイズ監視装置においては下記
のような実用上の問題点がある。

ルーズパーツ警報が発生すると、ファースト・イベント
・レコーダ３９は、２秒後にデータのサンプリングを停
止してから、記憶装置へ転送する。

このためデータ転送中に再び異音が発生しても、このと
きのデータは記↑、セすることができない（第７図参照
）。

ルーズパーツ警報は通常２〜３回連続して発生すること
が多く、その後また異音の発生が止まることもある。ル
ーズパーツの解析には、数ケースの異音解析結果を総合
した判断が必要なため、２回目以降の異音データが失わ
れると、解析に重大な支障を及ぼすことがあった。従っ
て、本発明の他の実施例ではファースト・イベント・レ
コーダによるサンプリングを続けながら波形を転送する
ことにより、データ転送中に発生した異音の波形を記録
できるようにし、すべてのデータを保存したのち、解析
できるようにした。

第８図は上記した本発明の他の実施例における系統図を
示すもので、第１図と異なる点は、ファースト・イベン
ト・レコーダ３９からの信号はデータレコーダ４４もし
くはハードレコーダ４５を経て、ルーズパーツデータ解
析部４０に送られるようになっているところである。

第９図は、第８図の実施例におけるファースト・イベン
ト・レコーダ（ＦＥＲ）の詳細構成を示すものであり、
５１はＡ／Ｄ変換器、５２は信号データを蓄積するメイ
ンメモリ、５３はＤ／Ａｉ換器である。

５４はＡ／Ｄ変換器のコントローラ、５５はファースト
・イベント・レコーダ３９の全体のメインコントローラ
、５６はＤ／Ａコントローラ、５７〜６８はアナログ信
号入力端子、６９〜８０はアナログ信号出力端子、８１
はルーズパーツｖ報入力端子、８２〜９３はデジタル信
号出力端子である。

第８図〜第９図に示す本発明の他の実施例において、各
ルーズパーツディテクタ２５〜３６からの１９１信号は
ディジタル・ルーズパーツ・ロケータ３７に送られ、こ
こにおいて各チャンネルの警報発生パターンにより警報
信号の正誤判断が行なわれる。ここで信号が正と判断さ
れるとマスクアラーム３８によりルーズパーツ警報を発
することは前述した通りである。

このとき、第９図においてＦＥＲ内部のＡ／Ｄ変換器５
１は、常時アナログ入力端子５７〜６８より入力した信
号データをディジタル信号に変換して、エンドレス式の
メインメモリ５２に書き込んでいるが、ルーズパーツ警
報入力端子８１においてルーズパーツ警報を確認すると
、メインコントローラ５５の指令により、警報発生前０
．５秒〜発生後２秒までの信号データをディジタル出力
端子８２〜９３を通してハードディスク４５に転送する
。また同様にこのデータはＤ／Ａコントローラ５６の指
令によりＤ／Ａ変換器５３でアナログ信号に変換され、
データレコーダ４４に転送される。これらＡ／Ｄ変換、
Ｄ／Ａ変換およびメインメモリ５２の書き込みおよび読
込みの処理は、Ａ／Ｄコントローラ５４、メインコント
ローラ５５、Ｄ／Ａコントローラ５６が独立して制御し
ているため、並列処理を行なうことができるので、Ａ／
Ｄ入力すなわち、信号データのサンプリングを止めるこ
となく、アナログおよびディジタルのデータを記憶装置
に転送できるのである。

このようにして第８図におけるデータレコーダ４４およ
びハードディスク４５にＦＥＲからのルーズパーツ信号
データが転送され、Ｎ８￥される。

これらのデータは、データ解析部４０に送られ、その内
部の演算部４１においてルーズパーツＱ４位置を三角測
量法により計算される。この解析結果はＣＲＴディスプ
レイ４２、ラインプリンタ４３に出力される。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明においては、原子炉流体路壁
に設けたセンサ装置からの信号に基づき、ルーズパーツ
発生時のルーズパーツの正確な位置を求めるとともに、
ルーズパーツから発生するインパクトエネルギーを正し
く推定できるので、原子カプラントの安全な運転を保証
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るルーズパーツ監視装置の全体系
統図、第２図は、ルーズパーツのインパクト点の求め方
を示す図、第３図は、各センサからの信号の間の時間差
の求め方を示す図、第４図は、波高値の求め方を示す図
、第５図は、減衰特性を示す図、第６図は、加速度の算
出性説明図、第７図は、第１図におけるファースト・イ
ベント・レコーダの操作説明図、第８図は、本発明の他
の実施例を示す全体系統図、第９図は、第８図の実施例
におけるファースト・イベント・レコーダの詳細図であ
る。 １〜１２・・・加速度計（センサ）、１３〜２９・・・
ライントライバ、２５〜３６・・・ルーズパーツディテ
クタ、３７・・・ディジタル・ルーズパーツ・ロケータ
、３８・・・マスクアラーム、３９・・・ファースト・
イベント・レコーダ、４０・・・ルーズパーツデータ解
析部、４１・・・演算装置、４２・・・ＣＲＴディスプ
レイ、４３・・・ラインプリンタ、１００・・・被測定
体。 代理人　弁理士　川　北　武　長 第１図 １ｏＯ被測定体 第２図 第３図 第４図 波高値 第５図　　　第６図 第７図　　′°゛ この間のデータが記録できない 第８図 況　　１：１．、ｌ　　　ソｊ 手続補正書 特許庁長官　　黒　１）明　雄　殿　　　　　　　　　
　、。 １、事件の表示 の監視装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目６番２号名　称　
バブコック日立株式会社 代表者　横　１）一部 ４、代理人〒１０３ 住　所　東京都中央区日本橋茅場町−丁目１１番８号７
、補正の内容 （１）明細書第６頁１０行目から１２行目のＣＡＰ間の
距離）−（Ｘ＋　−Ｘ）　２＋　（Ｙｔ−）’）”　　
・＝（１１（ＢＰ間の距Ａ！ｔｔ）　＝　　（ｘ、　−
ｘ）　２＋　（ｙｚ　−ｙ）　”　　−＋２＋ｃｃｐ間
の距離’）−（ｘコ−Ｘ）”　＋　Ｃ１３−ｙ）　２−
ｆ３１Ｊを （ＡＰ間の距！ＩＩ）−（ｘＩ−ｘ）　２＋　（ｙｌ−
ｙ）”　　・＝＋１１（ＢＰ間の距離）−（Ｘ２−ｘ）
　２”　（ｙ２　　ｙ）　２−（２１（ＣＰ間の距離）
　＝　　（ｘｔ　　ｘ）　”　＋　（ｙ３−ｙ）　”　
　・・・ｆ３１に改める。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子炉流体路で発生したルーズパーツの監視装置におい
   て、上記流体路の壁に取付けられた少なくとも３個所の
   センサ装置と、これらセンサ装置からの異音信号を検知
   し各信号間の時間差と各センサの位置によりルーズパー
   ツの位置を推定する装置と、各センサ装置からの信号波
   形の波高値および前記ルーズパーツの推定位置とに基づ
   き異音発生時のルーズパーツのインパクトエネルギーを
   推定する装置とを設けたことを特徴とする原子炉流体路
   で発生したルーズパーツの監視装置。